Kelas 11Kelas 12mathAljabar
(1)/(2^(2 x))-12.2^(-x)+32 >= 0
Pertanyaan
Selesaikan pertidaksamaan (1)/(2^(2 x))-12.2^(-x)+32 >= 0.
Solusi
Verified
Solusi pertidaksamaan adalah interval [-1.41, 2.55] (dibulatkan).
Pembahasan
Untuk menyelesaikan pertidaksamaan (1)/(2^(2x)) - 12 * 2^(-x) + 32 >= 0, kita dapat melakukan substitusi. Misalkan u = 2^(-x). Maka, 2^(2x) = (2^x)² = (1/2^(-x))² = 1/u². Pertidaksamaan menjadi: 1/u² - 12u + 32 >= 0 Kalikan seluruh ruas dengan u² (dengan asumsi u² > 0): 1 - 12u³ + 32u² >= 0 32u² - 12u³ + 1 >= 0 -12u³ + 32u² + 1 >= 0 12u³ - 32u² - 1 <= 0 Kita perlu mencari akar-akar dari persamaan 12u³ - 32u² - 1 = 0. Ini adalah persamaan kubik yang sulit diselesaikan secara manual. Mari kita coba pendekatan lain dengan melihat bentuk awal pertidaksamaan: (1)/(2^(2x)) - 12 * (2^(-x)) + 32 >= 0 Misalkan y = 2^(-x). Maka y > 0 karena eksponensial selalu positif. Pertidaksamaan menjadi: 1/y² - 12y + 32 >= 0 Kalikan dengan y²: 1 - 12y³ + 32y² >= 0 -12y³ + 32y² + 1 >= 0 12y³ - 32y² - 1 <= 0 Faktorkan atau cari akar dari 12y³ - 32y² - 1 = 0. Dengan menggunakan metode numerik atau kalkulator, kita dapat menemukan akar-akarnya. Misalkan f(y) = 12y³ - 32y² - 1. Jika kita coba nilai y yang merupakan pangkat dari 2: Jika y = 1/4 (y = 2⁻²), maka f(1/4) = 12(1/64) - 32(1/16) - 1 = 3/16 - 2 - 1 = 3/16 - 3 = (3 - 48)/16 = -45/16 < 0. Jika y = 1/2 (y = 2⁻¹), maka f(1/2) = 12(1/8) - 32(1/4) - 1 = 3/2 - 8 - 1 = 3/2 - 9 = (3 - 18)/2 = -15/2 < 0. Jika y = 2 (y = 2¹), maka f(2) = 12(8) - 32(4) - 1 = 96 - 128 - 1 = -33 < 0. Jika y = 4 (y = 2²), maka f(4) = 12(64) - 32(16) - 1 = 768 - 512 - 1 = 255 > 0. Karena y = 2^(-x), maka y harus positif. Kita mencari nilai y sehingga 12y³ - 32y² - 1 <= 0. Dari pengujian, kita melihat ada perubahan tanda antara y=1/2 dan y=2, dan antara y=2 dan y=4. Kita perlu menemukan akar yang tepat. Mari kita coba faktorkan jika mungkin, atau gunakan kalkulator akar persamaan kubik. Dengan kalkulator, akar-akar dari 12y³ - 32y² - 1 = 0 adalah sekitar y ≈ -0.17, y ≈ 0.17, dan y ≈ 2.67. Karena y = 2^(-x) dan y harus positif, kita hanya mempertimbangkan akar positif. Jadi, y ≈ 0.17 dan y ≈ 2.67. Pertidaksamaan 12y³ - 32y² - 1 <= 0 terpenuhi untuk y antara akar-akar positif. Ini berarti, 0.17 <= y <= 2.67 (kira-kira). Sekarang kita kembali ke substitusi y = 2^(-x): 0.17 <= 2^(-x) <= 2.67 Untuk menyelesaikan ini, kita ambil logaritma basis 2 dari semua bagian: log₂(0.17) <= log₂(2^(-x)) <= log₂(2.67) log₂(0.17) <= -x <= log₂(2.67) Sekarang kita hitung nilai logaritma: log₂(0.17) ≈ -2.55 log₂(2.67) ≈ 1.41 Jadi, -2.55 <= -x <= 1.41 Kalikan semua dengan -1 dan balikkan tanda pertidaksamaan: -1.41 <= x <= 2.55 Jadi, solusi dari pertidaksamaan ini adalah interval [-1.41, 2.55] (dibulatkan).
Buka akses pembahasan jawaban
Topik: Pertidaksamaan Eksponensial
Section: Substitusi Variabel, Pertidaksamaan Kubik
Apakah jawaban ini membantu?